無線射頻收發系統硬件設計
2.5.2 VCO的靈敏度
變容二極管的電容大小與調諧電壓成正比,VCO的靈敏度:

2.5.3 參數計算
設計的無線收發電路工作在868~928 MHz ISM頻段。假設TRF6900的VCO輸出頻率為880~950 MHz,調諧電壓為0.3~2 V。TRF6900振蕩器的輸入阻抗|ZIN|即引腳13和14間的電阻大小約為1 400 Ω;諧振回路的品質因數必須大于等于10;在915 MHz時,電感的品質因數大約等于80。由公式可得:L≤10.65 nH,取L=10 nH標準值。
從方程中可知:

為了擴大變容二極管的調諧范圍,根據以上的計算,C2可以取2.2pF,C1可取3.3pF。
設計時采用Alpha Industries的SMV1247系列變容二極管,其參數如下:

要注意的是因為PCB的分布電容不可預測,隨工作頻率變化而變化,所以在PCB調試時要進行必要的修正,這里采用經驗值。
現在對上述元件參數進行驗證:
對于0.25 V時的ftune,依據公式有CTOTAL=3.346 pF;
對于2.00 V時的ftune,有CT0TAL=2.799 pF。
由上述方程式可知,槽路的諧振頻率:MHz,,2 MHz。顯然,能滿足880~940 MHz頻率調諧范圍。對于滿足880~940 MHz的頻率調諧范圍的元件參數,取L=10 nH,C1=3.3 pF,C2=2.2 pF,變容二極管為SMVl247-079。最后可得出VCO的靈敏度MHz/V。
2.5.4 環路濾波器的設計
(1)計算公式
環路濾波器是一個典型的二階低通濾波器,用于頻率合成器中電荷泵電流模式。二階元件的計算公式:本文引用地址:http://www.104case.com/article/157502.htm
式中:KPD為鑒相器增益(單位:A/rad),KPD=ICP/2π;KVCO為VCO增益(單位:rad/V);N為分頻比;ζ為阻尼比,有效范圍是0ζ1,典型值為O.707;ωN為自然諧振頻率(單位:rad/sec),ωN=(2×BN)/[(ζ+1)/2]2。
(2)設計注意事項
VCO有加速和正常兩種工作模式,鎖存時間都要小于250μs。正常模式用于精確控制并保持VCO工作所需頻率;加速模式利用APLL鎖相環加速因子來提供快速粗調,它可以使用TRF6900軟件根據需要進行調整。DSS的諧振通常在環路帶寬內,不能用環路濾波器抑制,但降低環路濾波的帶寬可以減小DSS諧波產生的可能性。正確選擇時鐘基準頻率能較好地抑制DSS諧波。
3 系統軟件設計
軟件部分主要由主程序和各個子程序組成。主流程圖包括兩部分:一是設備初始化;二是循環部分(loop main)設置相關的循環程序。初始化部分主要是設置端口、模式和時鐘系統;循環部分(loop main)提供RS 232和射頻(RF)通信,包括校驗總和的初始化。篇幅所限這里不做介紹。
4 結語
本設計根據TRF6900收發芯片的特點和微型控制器MSP430F112的優點設計的無線數據收發系統,經過多次實驗證明,其發射端能正確地將數據傳送出去;同時,經TRF6900發射后,接收端也能正確接收并顯示數據。系統完成了比較完善的硬件設計以及抗干擾措施,今后將繼續開發系統軟件,這樣就可以保證系統工作的安全性和可靠性,并具有通用性,便于投入實際應用,具有廣泛的市場應用價值。
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